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Transformando dados para excelência operacional por meio de aprendizado de máquina e análise preditiva

Melhore a produção, a qualidade e a manutenção usando dados que você já pode ter

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Trabalhadores de fábrica usando equipamento de proteção individual olhando para documentos

Quando um resfriador de emergência estava sendo acionado incorretamente por mudanças no coeficiente de desempenho (COP) do resfriador primário, uma empresa farmacêutica procurou a Transition Technologies PSC para encontrar uma solução. Como um integrador de sistemas confiável da Rockwell Automation, a TT PSC trabalhou com três anos de dados históricos de resfriadores e condições ambientais disponíveis por meio do software FactoryTalk® Historian.

O objetivo: prever o COP futuro para o resfriador principal para alertar os operadores quando fosse necessário iniciar o resfriador de emergência. A equipe trabalhou para desenvolver um modelo de aprendizado de máquina (ML) de séries temporais que prevê com muita precisão o valor do COP em 6 h com base nas 48 h anteriores; integrou o modelo com dados em tempo real na plataforma de Internet das coisas industrial; e implantou cálculos contínuos para acionar alertas e notificar o gerente de operações quando o valor previsto do COP ultrapassasse o limite definido.

O resultado: precisão do modelo superior a 98% e erros de predição (RMSE) inferiores a 5%. Predição do valor do COP com 6 h de antecedência.

O que a IA/ML pode fazer por você?

Usando inteligência artificial (IA) ou a capacidade de um computador ou robô controlado por computador de realizar tarefas comumente associadas a pessoas, ML ou a capacidade de uma máquina de imitar o comportamento humano inteligente, os fabricantes podem aumentar o desempenho com:

Até 10% de redução no tempo de parada não programada – Antecipe falhas de equipamentos usando manutenção preditiva em vez de reativa e receba avisos quando o equipamento estiver operando fora das faixas normais.

Até 12% de melhor qualidade – Detecção antecipada de falhas de processo ou de material

Até 30% mais produtividade – Menos retrabalho e sucata, planejamento de manutenção eficiente e maior conscientização sobre problemas de processo

De acordo com Randy Thompson, arquiteto sênior de negócios e soluções da TT PSC, os algoritmos de ML constroem um modelo matemático com base nos dados disponíveis para fazer predições ou tomar decisões sem serem explicitamente programados para isso. Durante o processo de construção do modelo, os dados históricos são usados como entrada para treinar o modelo – normalmente 70% para treinamento e 30% retidos para avaliação e confirmação do modelo.

O que torna um caso de uso de ML bom?

Um bom caso de uso de ML consiste em uma meta de predição mensurável, muitas variáveis e dados históricos disponíveis. As empresas geralmente têm muitos dados, mas muitas vezes não os dados necessários para prever a meta que gostariam de alcançar. Isso pode exigir entradas de sensores adicionais ou a modificação das metas de predição. Esta é uma área em que ter um parceiro experiente pode ajudar.

Um bom exemplo de caso de uso de ML é um processo de secagem de madeira com o objetivo de obter a madeira com um determinado teor de umidade. Com ML, você pode inserir todas as variáveis mensuráveis do processo para prever a velocidade de operação do secador para alcançar o nível de secagem correto. O que é ótimo sobre o aprendizado de máquina, diz Thompson, é que depois de adicionar os dados necessários, o modelo fará o trabalho por você. Outras perguntas a serem determinadas incluem:

  • Este é um problema que vale a pena ser resolvido? Qual é o benefício comercial esperado?
  • Com que frequência o problema ocorre? O melhor cenário é que ele ocorra com regularidade suficiente para fornecer dados suficientes para criar um modelo e ver os resultados.
  • Qual é o custo do tempo de parada não programada?
  • O que você fará de diferente se tiver essa predição?

Por fim, você tem os dados necessários para construir o modelo? Tudo começa com uma hipótese. Escolha o que você acha importante em vez de alimentar todos os dados. Em seguida, pergunte quais dados estão disponíveis e se há dados suficientes para fazer uma predição precisa.

Uso do Analytics Accelerator para FactoryTalk Historian

O Analytics Accelerator para FactoryTalk Historian é uma combinação de ferramentas que a Rockwell Automation desenvolveu para ajudar os fabricantes a fazerem sua própria modelagem.

É uma solução de portfólio integrado criada usando o ThingWorx® para facilitar a aplicação de ML a dados armazenados em arquivos de dados do FactoryTalk Historian. A solução consiste em vários serviços e mashups do ThingWorx que compõem a interface do usuário.

Gráfico do Analytics Accelerator para o FactoryTalk Historian

A solução é construída seguindo o modelo de elemento fundamental, com a intenção de facilitar o desenvolvimento de funcionalidades adicionais além dos recursos existentes. Os seguintes recursos são compatíveis:

  • Aplique facilmente análise e aprendizado de máquina aos dados armazenados no arquivo
  • Analise dados históricos e em tempo real do seu FactoryTalk Historian
  • Aproveite o poder de uma plataforma de Internet das coisas industrial com recursos integrados de análise e aprendizado de máquina
  • Ferramentas analíticas intuitivas acessíveis a especialistas operacionais
  • Orientação passo a passo para casos de uso comuns de fabricação e específicos de dispositivos
  • Funcionalidade pronta para uso baseada em décadas de experiência industrial

A extensão requer etapas simples de instalação e configuração no ThingWorx para conectar os dados existentes do FactoryTalk Historian e configurar as capacidades do ThingWorx Analytics (um add-on de produto para o ThingWorx). A interface do usuário fornecida pelo ThingWorx permite que os usuários definam e analisem facilmente os modelos de dados.

“Essa é uma pilha de tecnologia que você monta e, em seguida, começa a adicionar dados aos modelos. Um dos grandes recursos é que você pode fazer isso sem um cientista de dados. Você aprenderá sobre o processo e encontrará muitos usos para ele”, disse Thompson.

Comece a criar seus próprios modelos de ML

Melhore a produção, a qualidade e a manutenção usando dados que você já pode ter com o FactoryTalk Historian, o Analytics Accelerator para FactoryTalk Historian e a equipe da Rockwell Automation. Entre em contato com a Transition Technologies PSC em ttpsc.com.

Publicado 17 de julho de 2024

Topics: Acelere a transformação digital Optimize Production Data Science & Industrial Analytics Transformação digital Produção inteligente Artificial intelligence FactoryTalk Historian Thingworx IIoT

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